El cono de luz es un modelo grafico que puede utilizarse para explicar cómo viaja la luz a través del espacio y el tiempo. Este modelo está conformado de cuatro dimensiones, tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal, mediante un sistema cartesiano de tres dimensiones, en donde dos son de género espacio y una de género tiempo (en tal caso se omite una dimensión espacial). Veamos
Expansión de la luz en el espacio y el tiempo
Imaginemos una piedra cayendo en una piscina, cuando toca el agua, esta última comienza a formar olas (ondas) concéntricas pequeñas que con el tiempo se hacen cada vez más grandes, el lugar donde cayó la piedra es el vértice, el plano en el nivel del agua seria el espacio de dos dimensiones y el tiempo se puede medir con un reloj.
En el caso de la luz, el eje vertical representa el tiempo y los dos ejes perpendiculares a este, representan un espacio de dos dimensiones. Cuando la luz se expande por las dimensiones espaciales horizontales partiendo de un evento, al transcurrir el tiempo mediante el eje vertical, no forma ondas circulares concéntricas, sino más bien un cono, esto es un cono de luz, cuyo punto en el vértice es el evento que está ocurriendo en el presente y el conjunto de todos los puntos que forman este cono, son los eventos del cono de luz futuro, es decir aquellos que están por ocurrir.
Así, es posible formar un cono de luz que estaría formado por todos los eventos que inciden sobre lo que está ocurriendo en el presente, en otras palabras, el vértice, este sería el cono de luz pasado.
Estructura de los conos de luz
Los conos de luz están formado por tres zonas: el cono de luz pasado que está formado por todos los puntos o eventos que afectan a lo que está ocurriendo en el presente; el vértice es el presente y el cono de luz futuro formado por todos los puntos o eventos que están por verse. Por ultimo está la zona fuera del cono que es la región donde la luz no puede alcanzar a ningún objeto por tener una velocidad finita (es decir no instantánea).
En el instante en que un rayo de luz parte de una estrella lejana se encuentra en el vértice (presente) de su cono de luz. No lo vemos de inmediato porque tiene que recorrer una gran distancia para alcanzarnos; en otras palabras, aún no estamos en su cono de luz futuro, entramos en el cono de luz del rayo solo en el momento en que comenzamos a sentir sus efectos (podemos verlo).
¿Qué sucede cuando vemos brillar una estrella?
Cuando observamos el firmamento durante una noche estrellada, vemos cada estrella al mismo tiempo, pero se encuentran a distancias muy diferentes y la velocidad de la luz es fija y finita. Como unos haces de luz partieron antes que otros, unas estrellas son más viejas que otras, unas ya desaparecieron y lo que aún vemos es la luz que hasta ahora nos está alcanzando porque hemos entrado a su cono de luz futuro.
Otras estrellas aún no las vemos pues estamos fuera de su cono de luz; quizá estas estrellas ya estallaron por alguna razón cualquiera y serán vistas dentro de muchos siglos, cuando la tierra entre a su cono de luz futuro. Entonces, serán vistas como estrellas jóvenes porque los fotones que comiencen a ser vistos, serán aquellos que salieron primero, cuando la estrella era muy joven. De esta manera, observamos un universo relativamente viejo y joven a la vez.
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